- 磷酸鞘氨醇/1-磷酸鞘氨醇激酶通路介导的雷公藤甲素抗癌机制研究
一．立项依据
雷公藤(Triptergium wilfordii Hook.f)是卫茅科雷公藤属木质藤本植物，作为抑制剂应用于临床已有近30年。目前雷公藤除了用于肾炎的治疗外，还广泛应用于类风湿性关节炎、哮喘、系统性红斑狼疮、皮肤病等多种自身免疫性疾病。其见效快、疗效确切。雷公藤甲素(triptolide，TP)是从雷公藤中提取分离到的环氧化二萜内酯化合物，又名雷公藤内酯醇，是我国临床上应用的各种雷公藤制剂的主要活性成分，自从Kupchan等 [1]首次发现它的抗肿瘤活性并将其作为抗白血病药物申请了专利以来，尽管具有水溶性差、有一定毒性的缺点，但其广泛、高效的抗肿瘤活性倍受关注。通过检索国内外近十年雷公藤作用机制的相关文献，我们发现TP在体内外和肿瘤相关的靶点包括p53，p21，heat shock protein 70， VEGF，caspases，NF-kappa;B，COX-2，MMP-2，MMP-9，iNOS[2] 4等，但这些靶点只能部分解释TP的抗肿瘤活性。通过归纳，我们发现S1P/Sphk1通路是癌症疾病发生发展的关键节点，调控着众多癌症相关基因和蛋白的表达，而这些癌症相关基因和蛋白恰好与TP的作用靶点高度重合。 S1P/Sphk1信号通路能够调控几乎所有已经发现的TP作用靶点，TP能够在细胞中抑制Sphk1的活性并抑制S1P的合成。
- S1P/Sphk1信号通路作为重要的药物靶点研究进展
神经鞘脂类是细胞膜的结构成分之一，近年来研究表明鞘脂代谢产物也是重要的细胞信号转导分子，其中神经酰胺(Ceramide，Cer)、鞘氨醇(Sphingosine，SP)和1-磷酸鞘氨醇(Sphingosine l-phospate，S1P)的动态平衡决定细胞的凋亡和存活，Cer和SP是细胞增殖负调控因子，抑制细胞生长、促进细胞凋亡，S1P则抑制细胞凋亡、促进细胞增殖。S1P主要通过两种方式发挥其生理功能：一是转运到细胞外通过与膜G蛋白偶联的S1P受体结合发挥其信使功能。二是不依赖膜受体而直接在细胞内对某些基因表达、转录起调控作用。
- S1P/Sphk1信号通路与癌症的关系
S1P细胞内和细胞外的独特作用方式决定了它可以介导多种因素对肿瘤细胞的调节，在当细胞在表皮生长因子（EGF）、血小板衍生的生长因子（PDGF）、血管内皮生长因子（VEGF）、肿瘤坏死因子-alpha;（TNF-alpha;）、白介素-1（IL-1）以及抗原等不同刺激的作用下时，细胞内Sphk1被激活，催化SP磷酸化为S1P，增加的S1P可拮抗神经酰胺引起的细胞凋亡以及产生其它多种生物效应。Sphk1在癌症的发生和发展中有着十分重要的作用，临床发现在许多肿瘤细胞中高表达，包括肺癌、结肠癌、乳腺癌、卵巢癌、胃癌、子宫癌、肾癌等[3]。对结肠或直肠癌来说，在肿瘤部位经常伴随出血，血小板被活化分泌大量的S1P，在癌症的发生发展中起到重要作用。对临床标本进行免疫荧光染色，证实在结肠癌肿瘤细胞内表达高水平的Sphk1。
有文献报导S1P通过上调COX-2、CTGF、c-myc、c-jun、c-fos、EGFR和CDK4的表达促使细胞增殖。Sphk1的表达及活性高低直接决定着细胞的命运，Sphk1本身也具有癌基因的特性，高表达Sphk1不仅能刺激细胞的生长，而且可以导致细胞的恶性转化。Sphk1高表达和激活是白血病发生的早期事件， Sphk1的缺失将使细胞周期停滞，增加促凋亡蛋白Bax在线粒体膜上的积聚，促进细胞色素C释放，活化Caspase从而激活细胞凋亡的胞内途径，促使细胞凋亡[4]。
S1P通过S1PR1 和S1PR3刺激细胞运动，通过S1PR2抑制细胞运动，例如胃癌细胞高表达S1PR1 和S1PR3，S1P刺激细胞迁移，而对主要表达S1PR2的黑素瘤细胞来说，S1P则会抑制细胞迁移。此外，S1P可与癌症相关的生长因子（包括PDGF、EGF和VEGF等）产生相互影响，促进癌细胞的迁移。许多研究证明EGF与S1P信号通路有协同作用，在平滑肌细胞中，S1P刺激EGFR的表达，在MCF-7细胞中，EGFR激活引起Sphk1易位至细胞膜和活化，进而引起细胞迁移[6]。另一方面，S1P可以通过S1PR2通路激活EGFR并释放EGF。S1P能上调 uPA、uPAR、PAI-1等纤溶酶原激活系统的组份和金属蛋白酶MMP-2的表达，导致肿瘤细胞外基质降解，引起肿瘤细胞的侵袭和转移[6]。
S1P在血管生成及成熟的过程中也发挥重要的作用[7]。在体外， S1P可以诱导血管内皮细胞和血管平滑肌细胞等多种与血管生成有关的细胞的生物学反应，从某种意义上讲， S1P可以看作是一种脂类促血管生长因子。肿瘤细胞本身或微环境可以分泌多种细胞因子如VEGF、FGF、HGF等与血管生成促进因子。这些血管生成因子除了自己本身可以促进血管生成之外，还可以激活细胞Sphk1，使细胞分泌S1P增加，促进血管生成。Sphk1已经成为抑制血管生成的关键靶点。
近来研究发现S1P/Sphk1信号通路在肿瘤炎症中扮演一定角色。如炎症因子TNF-alpha;在肿瘤细胞中能够激活Sphk1，S1P刺激肿瘤细胞中COX-2的表达和PGE2的生成。敲除细胞中Sphk1降低COX-2的表达和PGE2的生成。在大肠炎和结肠癌的小鼠模型中，Sphk1抑制剂能降低炎症反应[8]，并能抑制肠中COX-2的表达。因此在癌症的炎症治疗中S1P/Sphk1信号通路有可能成为新的靶点。
最近研究显示Sphk1活性与肿瘤耐药之间存在一定关系。总结已有的文献，我们发现一个有趣的现象：与敏感细胞株相比，在化疗耐药细胞株中Sphk1高表达且S1P分泌水平较高，而特异性的Sphk1抑制剂可以使耐药株恢复对化疗药物的敏感性[9]。在肿瘤细胞中采用基因工程手段过表达Sphk1可促进细胞的增殖和对药物的抵抗；siRNA方法敲除Sphk1后可恢复细胞对药物的敏感性。因此针对S1P/Sphk1信号通路干扰肿瘤耐药具有良好的应用前景。
- 雷公藤对癌症的治疗及研究进展
体内外研究表明TP是一种广谱肿瘤抑制剂，对约60种肿瘤细胞株有抑制作用[10]。体内外研究均证实，与传统抗肿瘤药物多柔比星、丝裂霉素、顺铂、紫杉醇相比TP有更强的抗肿瘤活性，同时有些对传统抗肿瘤药耐药的肿瘤细胞对TP却非常敏感。已报道的TP抗肿瘤作用主要包括：诱导细胞凋亡、抑制血管生成和肿瘤转移、降低细胞耐药等。
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